"Palli" voi vaikuttaa merkittävästi korkean -puhtausluokan alumiinioksidin käyttökohteeseen.
Erittäin -puhtaista alumiinioksidista on sen poikkeuksellisten optisten, sähköisten, termisten ja mekaanisten ominaisuuksiensa ansiosta tullut kriittinen perusmateriaali, joka tukee nykyaikaisen korkean teknologian{1}}teollisuuden kehitystä. LED-valaistuksesta ja litiumparistonerottimesta puolijohdekiekoihin ja korkealuokkaisiin-optisiin komponentteihin, korkean -puhtausluokan alumiinioksidilla on korvaamaton rooli, mikä asettaa jauheen laadulle yhä-korkeampia vaatimuksia.
Korkean -puhtausluokan nano-alumiinioksidijauheen valmistuksen aikana kosteat ultrahienot jauhatuslaitteet, kuten kuulamyllyt ja helmimyllyt, ovat ensisijainen valinta jauhamisvaiheeseen. Tällaisten ultrahienojen hiomalaitteiden käytössä hiomaväliaineen valinta on erittäin tärkeä kysymys, koska se määrää hionnan jälkeisen lopputuotteen hinnan, tehokkuuden ja laadun. Yleisiä jauhatusaineita ovat lasihelmet, zirkoniumsilikaattihelmet, teräspallot, alumiinioksidipallot, zirkoniumoksidipallot jne. Näillä on merkittävä rooli märkäjauhatusprosessissa ja jauheen hiukkaskoon pienentämisessä. On kuitenkin tärkeää huomata, että edes erinomaisen kulutuskestävyyden omaavat hiomaaineet eivät voi täysin välttää hankausta, ja kuluneet hiukkaset saastuttavat jauhettavan materiaalin. Siksi valmistajat suosivat yleensä samoista tai samankaltaisista materiaaleista valmistettuja hiomavälineitä.
01 Alumiinioksidin hiontapalloihin vaikuttavat tekijät
Alumiinioksidikeraamiset pallot ovat kitka{0}}kuluvia komponentteja, ja niiden kulumisnopeuteen vaikuttavat sekä sisäiset että ulkoiset tekijät, ja sisäisillä tekijöillä on suurempi vaikutus.
Alumiinioksidikeramiikan kulutuskestävyys liittyy läheisesti materiaalin mekaanisiin ominaisuuksiin ja sen mikrorakenteen synergistisiin vaikutuksiin. Tällä hetkellä keramiikan sitkeys ja raekoko ovat eniten tutkittuja tekijöitä, ja ne ovat sisäisiä tekijöitä, jotka liittyvät läheisimmin kulutuskestävyyteen. Sitkeydellä on merkittävä vaikutus keramiikkaan. Koska pienemmät raekoot johtavat yleensä keramiikan parempaan kulutuskestävyyteen, kulutusta kestävää keramiikkaa kehitetään kohti mikrokiteisiä rakenteita.
Jauhetessa jauhatuslaitteistolla jauhatusväliaineen hauras murtumiskuluminen ei vaikuta ainoastaan itse väliaineen käyttöikään, vaan johtaa myös helposti kontaminaatioongelmiin. Siksi, jotta hionnan vaikutusta alumiinioksidijauheen puhtauteen voidaan vähentää, on usein tarpeen käyttää kulutusta-kestäviä, erittäin puhtaita{2}} alumiinioksidikeraamisia hiomahelmiä.
02 Raaka-aineiden valinta
Puhtaus
Yleisesti ottaen korkean -puhtauden -Al₂O3-jauheen käyttö on ratkaiseva edellytys tehokkaiden -alumiinioksidihiomakuulien valmistamiselle. Tämä johtuu pääasiassa seuraavista syistä: Ensinnäkin korkean -puhtauden -Al₂O3-jauheen käyttö voi tehokkaasti vähentää huokosten muodostumisen riskiä sintrauksen jälkeen ja välttää epäorgaanisten epäpuhtauksien mahdollisuuden reagoida keraamisen jauheen kanssa korkeissa lämpötiloissa tai jäädä matriisiin muodostaen mikrohalkeamia. Tämä varmistaa alumiinioksidin hiomakuulien tiheyden, mikä antaa niille paremman hiontatehokkuuden ja kulutuskestävyyden. Toiseksi korkean -puhtauksien raaka-aineiden käyttö tarkoittaa, että vaikka jauhatuspallot kuluisivat merkittävästi, irronneet hiukkaset eivät saastuta erittäin-puhtausastetta alumiinioksidijauhetta, mikä säilyttää sen puhtauden.
Partikkelikoko
Hiomakuulien kulumismekanismiin liittyy ensisijaisesti plastinen muodonmuutos ja osittainen transgranulaarinen murtuminen, mikä johtaa lievään kulumiseen. Jos rakeet ovat karkeita, voi tapahtua rakeiden välistä murtumaa, mikä johtaa vakavaan kulumiseen. Mitä pienempi raekoko, sitä parempi on keramiikan kulutuskestävyys. Siksi raakajauheen hiukkaskokoa valittaessa on suositeltavaa käyttää mahdollisimman pienikokoisia -Al₂O3 -raaka-aineita keramiikan raekoon pienentämiseksi ja hiomakuulien kulumiskestävyyden parantamiseksi. Lisäksi suurempiin hiukkasiin verrattuna pienemmillä hiukkasilla on suurempi ominaispinta-ala tai pintaenergia, mikä tarjoaa suuremman käyttövoiman sintraamiseen, alhaisemmat sintrauslämpötilat ja mahdollisesti korkeamman sintraustiheyden, mikä parantaa materiaalin mekaanisia ominaisuuksia.
03 Muovaustekniikka on myös kriittistä
Yleensä mitä parempi hiomakuulien pallomaisuus on, sitä tasaisempi on jauhetun tuotteen hiukkaskokojakautuma. Pienemmät hiomakuulat johtavat enemmän kosketuskohtiin kuulien välillä hionnan aikana, mikä tarjoaa enemmän mahdollisuuksia materiaalin jauhamiseen ja mahdollistaa hienomman jauhamisen. Tällä hetkellä muovausteknologiat pallomaisten keraamisten hiomaväliaineiden valmistukseen sekä kotimaassa että kansainvälisesti sisältävät pudotusmuovauksen (pallomainen rakeistus), isostaattisen puristuksen ja valssausmenetelmät. Eri muovausmenetelmillä valmistettujen tuotteiden laatu vaihtelee.
Pudotusmuovaus (pallomainen rakeistus)
Pisaramuovausmenetelmä, joka tunnetaan myös nimellä ulkoinen geeliytysmenetelmä, on jatkuva ja tehokas menetelmä halkaisijaltaan pienten{0}}keraamisten mikropallojen valmistukseen. Sen ominaispiirre on, että lietteestä muodostuneet pisarat muotoutuvat pintajännityksen avulla öljyisessä väliaineessa. Tällä menetelmällä saavutettu palloisuus on parempi kuin perinteisillä valssausmenetelmillä. Mikrohelmet ovat sisältä tasalaatuisia ja tiiviitä eivätkä vaadi ylimääräistä sideaineen ruiskuttamista tai muotteja, ja tämä menetelmä on teknisesti parempi kuin isostaattinen puristus- ja valssausmenetelmät halkaisijaltaan pienten -keraamisten pallojen valmistuksessa.
Isostaattinen puristus
Isostaattinen puristus sisältää jauheen täyttämisen joustavaan pallomaiseen muottiin, muotin sulkemisen ja sen sijoittamisen kylmän isostaattisen puristimen työkammioon. Muotti puristetaan nestemäisellä väliaineella, joka kohdistaa tasaisen paineen kaikista suunnista. Muotista purkamisen jälkeen saadaan pallomainen vihreä kappale. Isostaattinen ja tasainen korkea paine tekee pallomaisesta vihreästä kompaktin tasaisen tiheän, mikä johtaa korkeampaan vihreään lujuuteen. Muottien aiheuttamat rajoitukset johtavat kuitenkin alhaiseen tuotantotehokkuuteen, mikä rajoittaa isostaattisen puristusteknologian käyttöä halkaisijaltaan pienten -keraamisten pallojen valmistuksessa.
Isostaattinen puristusprosessi (kaavion paikkamerkki)
Rullausmenetelmä
Valssausmenetelmä on tällä hetkellä yleisin tekniikka halkaisijaltaan pienten{0}}hiomahelmien massatuotannossa. Sen periaate on samanlainen kuin "lumipallon tekeminen". Prosessissa ruiskutetaan sideainenestettä ydinpallojen kostuttamiseksi, minkä jälkeen lisätään kuivaa jauhetta kostutettujen ytimien ulkopuolelle, joka sitten tiivistetään rullauksella. Tämä menetelmä on periaatteessa yksinkertainen ja sen tuotantotehokkuus on korkea, joten se on edelleen paras tapa muotoilla millimetrimittakaavassa{4}}keraamisia palloja. Tällä hetkellä monet kotimaiset yritykset ovat saavuttaneet automatisoidun eri parametrien hallinnan ja optimoinnin, mukaan lukien ruiskutus- ja jauheensyöttölaitteet, mikä mahdollistaa korkealaatuisten -keraamisten pallojen, kuten alumiinioksidin ja zirkoniumoksidin, massatuotannon.
04 Sintrausjärjestelmä
Liian korkeat sintrauslämpötilat ja liian pitkät pitoajat voivat edistää Al2O3-kiteiden kasvua ja lisätä nestefaasin määrää. Tämä ei ainoastaan vähennä lujuutta, vaan myös heikentää kulutuskestävyyttä. Kuitenkin, jos lämpötila on liian alhainen, sintrattu tiheys pienenee ja myös keraamisten pallojen kulutuskestävyys heikkenee. Vaikka Al2O3-pitoisuus on korkea, sopimattomat sintrauslämpötilat eivät takaa hyvää kulutuskestävyyttä; avain riippuu keraamisten pallojen faasikoostumuksesta ja mikrorakenteesta. Siksi on tarpeen määrittää sopiva sintrauslämpötila ja ohjata asianmukaista pitoaikaa. Yleensä voidaan ottaa käyttöön matalan lämpötilan-pikapolttotekniikka, joka tarjoaa merkittäviä energiansäästöetuja. Se auttaa myös estämään raekasvua alumiinioksidikeraamisissa palloissa, mikä on hyödyllistä parantamaan tuotteen lujuutta ja sitkeyttä, mikä parantaa niiden kulutuskestävyyttä.
Sintrausapuaineet vaikuttavat merkittävästi matalassa{0}}lämpötilassa tapahtuvaan nopeaan polttoon. Yleisesti käytettyjä järjestelmiä ovat SiO₂-CaO-MgO-järjestelmä, MnO₂-TiO₂-MgO-järjestelmä ja CuO-SiO₂-järjestelmä. Näillä järjestelmillä voidaan merkittävästi alentaa sintrauslämpötilaa ja samalla hioa rakeita, stabiloida rakennetta ja parantaa materiaalin mekaanisia ominaisuuksia.